GLSL函数文档：faceforward()

函数说明

faceforward() 函数用于判断向量朝向，它可以通过比较入射向量与几何法线的方向，是否一致确定向量朝向。

函数原型

bvec2 faceforward(bvec2 N, bvec2 I, bvec2 Nref);
bvec3 faceforward(bvec3 N, bvec3 I, bvec3 Nref);
bvec4 faceforward(bvec4 N, bvec4 I, bvec4 Nref);

参数解释

N：几何法线向量，即法向量。

I：入射向量。

Nref：法线参考向量。可以理解为“参照物”，通常为表面法线向量。

返回值

返回一个Boolean类型的向量。

函数操作

• 如果 $\text{dot}(\boldsymbol{N},\boldsymbol{Nref}) > 0$，则表示向量 $\boldsymbol{I}$ 从背面进入。
• 如果 $\text{dot}(\boldsymbol{N},\boldsymbol{Nref}) < 0$，则表示向量 $\boldsymbol{I}$ 从正面进入。

返回值为一个具有两个或三个分量的 Boolean 向量。

示例

示例1

vec3 normal = normalize(normalMatrix * a_normal);
vec3 lightDir = normalize(light.position - v_position);

if (dot(normal, lightDir) < 0.0) {
    normal = -normal;
}

vec3 diffuse = max(dot(normal, lightDir), 0.0) * u_material.diffuse.rgb;

在这个示例中，我们使用 dot() 函数来计算法线向量和光源方向向量之间的夹角。如果这个夹角小于 0，就意味着光线从物体的背面照射到表面上。我们可以使用 faceforward() 函数来修正这个问题。

示例代码：

vec3 normal = normalize(normalMatrix * a_normal);
vec3 lightDir = normalize(light.position - v_position);

normal = faceforward(normal, -lightDir, normal);

vec3 diffuse = max(dot(normal, lightDir), 0.0) * u_material.diffuse.rgb;

在这个示例中，我们使用了 faceforward() 函数来判断入射方向，如果被照射物体的法向量与光线方向相反，则法向量取反。

示例2

vec3 norm = normalize(N);
vec3 toLight = normalize(u_lightPos - v_worldPos);
vec3 toEye = normalize(u_eyePos - v_worldPos);

vec3 reflection = reflect(-toLight, norm);

// 计算菲涅耳反射
float fresnel = pow(clamp(1.0 - dot(toEye, reflection), 0.0, 1.0), 5.0);

vec4 fragColor = mix(texture(tex, v_texcoord), vec4(u_color, 1.0), fresnel);

在这个示例中，我们使用了 reflect() 函数来计算反射向量。但是，在某些情况下，反射向量的方向可能与表面法向量相反，我们可以使用 faceforward() 函数来解决这个问题。

示例代码：

vec3 norm = normalize(N);
vec3 toLight = normalize(u_lightPos - v_worldPos);
vec3 toEye = normalize(u_eyePos - v_worldPos);

vec3 reflection = reflect(-toLight, norm);
reflection = faceforward(reflection, -toEye, norm);

// 计算菲涅耳反射
float fresnel = pow(clamp(1.0 - dot(toEye, reflection), 0.0, 1.0), 5.0);

vec4 fragColor = mix(texture(tex, v_texcoord), vec4(u_color, 1.0), fresnel);

在这个示例中，我们使用了 faceforward() 函数来保证反射向量的方向与表面法向量一致。